特許 6860158 ３次元プリンタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6860158

(24)【登録日】2021年3月30日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】３次元プリンタ

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/227 20170101AFI20210405BHJP

   B29C 64/295 20170101ALI20210405BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210405BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/227

   B29C64/295

   B33Y30/00

   B41J2/01 125

   B41J2/01 305

   B41J2/01 301

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-212648(P2016-212648)

(22)【出願日】2016年10月31日

(65)【公開番号】特開2018-69590(P2018-69590A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】392032605

【氏名又は名称】榎本工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095614

【弁理士】

【氏名又は名称】越川 隆夫

(72)【発明者】

【氏名】川村 健広

(72)【発明者】

【氏名】森本 直人

【審査官】 菅原 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１４１１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６８５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２８０３５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ２９Ｃ ６７／００−６７／０８

Ｂ２９Ｃ ６７／２４−６９／０２

Ｂ２９Ｃ ７３／００−７３／３４

Ｂ２９Ｄ １／００−２９／１０

Ｂ２９Ｄ ３３／００，９９／００

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の材料を吐出させ得る吐出手段と、
該吐出手段から吐出した材料を受け得る受け部材が取り付けられるとともに、当該受け部材の載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、
前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、
前記載置面に対して略平行な方向のＢ軸を中心に前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を任意角度に傾斜させ得るＢ軸揺動手段と、
前記載置面に対して略直交する方向のＣ軸を中心に前記テーブルを回転させて前記受け部材上の積層物を回転させ得るＣ軸回転手段と、
前記移動手段、Ｂ軸揺動手段及びＣ軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記受け部材上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段と、
前記受け部材上の積層物を加熱し、冷却固化した積層物に対し前記吐出手段からの所定の材料を更に積層可能とする加熱手段と、
を具備した３次元プリンタであって、
前記加熱手段は、前記受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、前記加熱手段の収容手段が開口する方向に前記テーブルが配設されるとともに、前記Ｂ軸揺動手段で前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を前記収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を前記収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、前記収容手段内に前記積層物を収容させた状態において、前記Ｃ軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、前記受け部材上の積層物を回転しつつ前記ヒータにて加熱可能とされたことを特徴とする３次元プリンタ。

【請求項2】

前記収容手段の開口を前記テーブル又は受け部材で覆うことにより当該収容手段内を略密閉状態としつつ前記ヒータにて前記積層物を加熱可能とされたことを特徴とする請求項１記載の３次元プリンタ。

【請求項3】

前記加熱手段は、前記収容手段内に外気を導入して前記ヒータで加熱された空気を当該収容手段内で流通させ得るファンを具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の３次元プリンタ。

【請求項4】

前記Ｂ軸を中心とした揺動及び前記Ｃ軸を中心とした回転を可能とさせつつ前記テーブルを保持する保持手段を具備するとともに、前記受け部材上の積層物の重量で当該保持手段が撓む方向と前記Ｂ軸揺動手段で前記テーブルを揺動させる方向とを合致させたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の３次元プリンタ。

【請求項5】

前記受け部材上の積層物を切削加工可能な刃具を具備し、前記受け部材上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の３次元プリンタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定の材料を積層して所望形状の積層物を成形し得る３次元プリンタに関するものである。

【背景技術】

【0002】

３次元プリンタは、通常、溶融樹脂を吐出させ得るノズルと、ノズルから吐出した溶融樹脂を順次受けて上方に積層させ得るテーブルとを有し、ノズル及びテーブルを互いに直交する方向であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して相対的に移動させることにより、テーブル上に所望形状の積層物を成形し得るよう構成されていた。さらに、テーブルをＢ軸回りに（テーブルの載置面に対して略平行な軸を中心として）揺動させてテーブル上の積層物を任意角度に傾斜させ、且つ、テーブルを回転させてテーブル上の積層物をＣ軸回りに（テーブルの載置面に対して略直交する軸を中心として）回転させてテーブル上の積層物を回転させてノズルから溶融樹脂を吐出させることにより、アンダーカット部を有する積層物を精度よく成形し得るものが提案されている。

【0003】

しかるに、本出願人は、ノズルから溶融樹脂材料を吐出して積層物を成形する過程で、当該成形を一旦中断し、再びノズルから溶融樹脂材料を吐出して続きの積層を行う際、中断によって冷却固化した積層部を加熱して溶融させ、更なる積層を可能とする加熱手段を具備した３次元プリンタを提案している（例えば特許文献１参照）。かかる従来の３次元プリンタは、ノズル近傍にブローヒータが配設されており、成形を中断して積層物が冷却固化した後、ノズルから再び溶融樹脂材料を吐出して積層を再開させる際、更に積層させるべき部位に対してブローヒータから熱風を噴射することで溶融させ得るよう構成されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１４１１４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記従来技術においては、ブローヒータにてテーブル上の積層物に対して熱風を噴射して加熱することにより、冷却固化した積層物に対してノズルからの溶融樹脂材料を更に積層する構成であるため、積層を再開させる部位に対して十分且つ均等に加熱するのが困難となっており、更なる積層を精度よく行わせることができないという不具合があった。

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる３次元プリンタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の発明は、所定の材料を吐出させ得る吐出手段と、該吐出手段から吐出した材料を受け得る受け部材が取り付けられるとともに、当該受け部材の載置面上に材料を積層させ得るテーブルと、前記吐出手段及びテーブルを互いに直交する方向であるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して相対的に移動可能な移動手段と、前記載置面に対して略平行な方向のＢ軸を中心に前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を任意角度に傾斜させ得るＢ軸揺動手段と、前記載置面に対して略直交する方向のＣ軸を中心に前記テーブルを回転させて前記受け部材上の積層物を回転させ得るＣ軸回転手段と、前記移動手段、Ｂ軸揺動手段及びＣ軸回転手段を任意選択的に作動させることにより、前記吐出手段から吐出した材料を積層して前記受け部材上に所望形状の積層物を成形し得る制御手段と、前記受け部材上の積層物を加熱し、冷却固化した積層物に対し前記吐出手段からの所定の材料を更に積層可能とする加熱手段とを具備した３次元プリンタであって、前記加熱手段は、前記受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、前記加熱手段の収容手段が開口する方向に前記テーブルが配設されるとともに、前記Ｂ軸揺動手段で前記テーブルを揺動させて前記受け部材上の積層物を前記収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を前記収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、前記収容手段内に前記積層物を収容させた状態において、前記Ｃ軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、前記受け部材上の積層物を回転しつつ前記ヒータにて加熱可能とされたことを特徴とする。

【0008】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の３次元プリンタにおいて、前記収容手段の開口を前記テーブル又は受け部材で覆うことにより当該収容手段内を略密閉状態としつつ前記ヒータにて前記積層物を加熱可能とされたことを特徴とする。

【0011】

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の３次元プリンタにおいて、前記加熱手段は、前記収容手段内に外気を導入して前記ヒータで加熱された空気を当該収容手段内で流通させ得るファンを具備したことを特徴とする。

【0012】

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１つに記載の３次元プリンタにおいて、前記Ｂ軸を中心とした揺動及び前記Ｃ軸を中心とした回転を可能とさせつつ前記テーブルを保持する保持手段を具備するとともに、前記受け部材上の積層物の重量で当該保持手段が撓む方向と前記Ｂ軸揺動手段で前記テーブルを揺動させる方向とを合致させたことを特徴とする。

【0013】

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１つに記載の３次元プリンタにおいて、前記受け部材上の積層物を切削加工可能な刃具を具備し、前記受け部材上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１の発明によれば、加熱手段は、受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段で収容された積層物を加熱可能なヒータとを有するので、所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。
また、加熱手段の収容手段が開口する方向にテーブルが配設されるとともに、Ｂ軸揺動手段でテーブルを揺動させて受け部材上の積層物を収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を収容手段の開口から挿入させて収容可能とされたので、Ｂ軸揺動手段を利用して収容手段の開口に受け部材上の積層物を対峙させることができ、円滑に積層物を収容手段内に収容させることができる。
さらに、収容手段内に積層物を収容させた状態において、Ｃ軸回転手段でテーブルを回転させることにより、受け部材上の積層物を回転しつつヒータにて加熱可能とされたので、Ｃ軸回転手段を利用して収容手段内の積層物を回転させることができ、積層物全体に亘ってより均等に加熱させることができる。

【0015】

請求項２の発明によれば、収容手段の開口をテーブル又は受け部材で覆うことにより当該収容手段内を略密閉状態としつつヒータにて積層物を加熱可能とされたので、加熱効率をより向上させることができ、積層物を短時間で十分且つ均等に加熱させることができる。

【0018】

請求項３の発明によれば、加熱手段は、収容手段内に外気を導入してヒータで加熱された空気を当該収容手段内で流通させ得るファンを具備したので、積層物全体に亘ってより一層均等に加熱させることができる。

【0019】

請求項４の発明によれば、Ｂ軸を中心とした揺動及びＣ軸を中心とした回転を可能とさせつつテーブルを保持する保持手段を具備するとともに、受け部材上の積層物の重量で当該保持手段が撓む方向とＢ軸揺動手段でテーブルを揺動させる方向とを合致させたので、積層物の重量による保持手段の撓み量をＢ軸揺動手段による揺動にて補正することができ、より高精度に積層物を成形することができる。

【0020】

請求項５の発明によれば、受け部材上の積層物を切削加工可能な刃具を具備し、受け部材上の積層物の任意部位を当該刃具にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、受け部材上に積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工時に所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係る３次元プリンタを示す外観図

【図2】同３次元プリンタの内部構成を示す正面図

【図3】同３次元プリンタの内部構成を示す上面図

【図4】同３次元プリンタの内部構成を示す側面図

【図5】同３次元プリンタの内部構成を示す斜視図

【図6】同３次元プリンタにおける吐出手段及び刃具を示す正面図及び側面図

【図7】同３次元プリンタにおける吐出手段及び刃具を示す斜視図

【図8】同３次元プリンタにおけるテーブル及びその保持手段を示す平面図及び側面図

【図9】同３次元プリンタにおけるテーブル及びその保持手段を示す平面図及び側面図であって、テーブルに受け部材を取り付けた状態を示す図

【図10】同３次元プリンタにおけるテーブル及びその保持手段の内部構成を示す正面図

【図11】同３次元プリンタにおけるテーブルに取り付けられるサブテーブルの構成を示す模式図

【図12】同サブテーブルに取り付けられる固着材料を示す模式図であって、（ａ）板状の固着材料、（ｂ）丸棒状の固着材料、（ｃ）ブロック状の固着材料を取り付けた状態を示す図

【図13】同３次元プリンタにおける加熱手段（収容手段の移動前及びテーブルの揺動前）を示す側面図

【図14】同３次元プリンタにおける加熱手段を示す正面図

【図15】同３次元プリンタにおける加熱手段を示す斜視図

【図16】同３次元プリンタにおける加熱手段（収容手段の移動前及びテーブルの揺動後）を示す側面図

【図17】同３次元プリンタにおける加熱手段（収容手段の移動後及びテーブルの揺動後）を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る３次元プリンタは、所定の樹脂材料を積層して所望形状の積層物（ワーク）を成形し得るもので、図１〜５に示すように、吐出手段２と、テーブル３と、移動手段としてのＸ軸用移動手段４、Ｙ軸用移動手段５及びＺ軸用移動手段６と、Ｂ軸揺動手段７と、Ｃ軸回転手段８と、制御手段９と、加熱手段１０と、刃具１１及び主軸Ｓを有した切削加工手段とを主に有して構成されている。

【0023】

本実施形態に係る３次元プリンタ１は、図１に示すように、その内部に収容可能な空間が形成される筐体Ｋを有しており、当該筐体Ｋの収容空間に上記の構成要素が収容される（図２〜５参照）とともに、正面側には閉塞又は開放可能な開閉扉Ｔが形成されており、当該開閉扉Ｔを開放させることによって、内部の構成要素の設定や得られた積層物（ワーク）の取り出し等を行わせ得るようになっている。

【0024】

吐出手段２は、筐体Ｋ内の収容空間における上部に取り付けられたもので、溶融した所定の樹脂材料をテーブル３の載置面３ａに向かって吐出させ得るよう構成されている。具体的には、吐出手段２は、図６、７に示すように、溶融材料を吐出させるノズル部２ａと、線状（紐状）に成形された固形の樹脂材料を溶融するための溶融部２ｂと、線状に成形された固形の樹脂材料をノズル部２ａ及び溶融部２ｂに向かって順次送り込む圧送部２ｃとを有している。

【0025】

すなわち、線状に成形された固形の樹脂材料は、圧送部２ｃにて順次溶融部２ｂに圧送されて溶融状態とされ、ノズル部２ａによってテーブル３の載置面３ａに向かって吐出されるのである。本実施形態に係る吐出手段２は、線状に成形された固形の樹脂材料が巻かれた追従リールＥを有しており、吐出手段２の移動に伴って追従リールＥを追従させるとともに、当該追従リールＥに巻かれた固形の樹脂材料が必要量だけノズル部２ａに供給されるよう構成されている。なお、本実施形態においては、追従リールＥに加え、線状に成形された他の径の固形の樹脂材料を巻くための複数のリールＲが筐体Ｋの上部に配設されている。

【0026】

テーブル３は、図８〜１０に示すように、吐出手段２のノズル部２ａから吐出した材料を受け得る受け部材１４が取り付けられるとともに、当該受け部材１４の載置面１４ａ上に材料を積層させ得るよう構成されている。また、テーブル３は、保持手段１２にて保持されるとともに、当該保持手段１２には、Ｂ軸αを中心としてテーブル３を揺動可能とするＢ軸揺動手段７と、Ｃ軸βを中心としてテーブル３を回転可能とするＣ軸回転手段８とが配設されている。

【0027】

すなわち、図１０に示すように、モータＭ２及び減速機Ｇ２にてＢ軸揺動手段７が構成されており、モータＭ２を駆動させることにより、Ｂ軸αを中心としてテーブル３が保持手段１２に対して揺動するとともに、モータＭ１及び減速機Ｇ１にてＣ軸回転手段８が構成されており、モータＭ１を駆動させることにより、Ｃ軸βを中心としてテーブル３が保持手段１２に対して回転するよう構成されている。

【0028】

ここで、Ｂ軸αとは、図１３で示す状態（受け部材１４の載置面１４ａが上方を向いた状態である通常の加工状態）において、載置面１４ａに対して略平行な方向（Ｙ軸方向）であるとともに、Ｃ軸βとは、載置面１４ａに対して略直交する方向（Ｚ軸方向）である。Ｂ軸αをＹ軸方向に代えてＸ軸方向としてもよい。なお、３次元プリンタ１が設置された空間において、互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向と称するものとする。

【0029】

一方、保持手段１２は、図８、９に示すように、左右一対の突出部１２ａ、１２ｂを有しており、それら突出部１２ａ、１２ｂの間にテーブル３が回転自在に取り付けられている。すなわち、テーブル３は、保持手段１２に対して突出部１２ａ、１２ｂにて両持ちで支持されているのである。また、保持手段１２は、図２〜４に示すように、Ｚ軸用移動手段６に対して片持ちで支持されており、受け部材１４上の積層物の重量で保持手段１２が撓む方向（図８中矢印γで示す方向）とＢ軸揺動手段７でテーブル３を揺動させる方向（Ｂ軸αを中心とした揺動方向）とが合致するようになっている。

【0030】

受け部材１４は、図１１に示すように、テーブル３に対してボルト等の締結手段によって固定され、吐出手段２（ノズル部２ａ）から吐出した材料を載置面１４ａにて受けて積層させ得るもので、Ｂ軸揺動手段７によってテーブル３と共に揺動し、Ｃ軸回転手段８によってテーブル３と共に回転し得るよう構成されている。また、受け部材１４には、ヒータｈが取り付けられており、載置面１４ａ上に予め取り付けられた固着材料（吐出手段２から吐出される樹脂材料と同一種類の樹脂材料から成る固形材料）をヒータｈからの熱で溶融し得るようになっている。

【0031】

しかして、吐出手段２から吐出された材料は、固着材料上で積層されて任意形状の積層物が形成されるようになっている。かかる固着材料として、図１２（ａ）に示すように、載置面１４ａ上にボルトａ等で固定された板状の固着材料Ｄ１、同図（ｂ）に示すように、載置面１４ａ上にチャックｂ等で固定された丸棒状（円筒状）の固着材料Ｄ２、又は同図（ｃ）に示すように、載置面１４ａ上にバイアスｃ等で固定されたブロック状（角材状）の固着材料Ｄ３であってもよい。

【0032】

移動手段は、吐出手段２及びテーブル３をＸ軸方向に対して相対的に移動可能なもので、本実施形態においては、Ｘ軸用移動手段４、Ｙ軸用移動手段５及びＺ軸用移動手段６とで構成されている。このうち、Ｘ軸用移動手段４及びＹ軸用移動手段５は、筐体Ｋの上部に位置するフレームＦ２に取り付けられており、吐出手段２及び後述する刃具１１をＸ方向及びＹ方向に移動可能とするとともに、Ｚ軸用移動手段６は、筐体Ｋの側部に位置するフレームＦ１に取り付けられており、保持手段１２をＺ方向に移動可能とするものである。

【0033】

具体的には、Ｘ軸用移動手段４は、図２、４に示すように、モータｍ１等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジＮ１と、ボールネジＮ１の回転によってレールＬ１に沿って摺動するスライド部材Ｔ１とを有して構成されている。また、Ｙ軸用移動手段５は、同図に示すように、モータｍ２等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジＮ２と、ボールネジＮ２の回転によってレールＬ２に沿って摺動するスライド部材Ｔ２とを有して構成されている。

【0034】

レールＬ１は、筐体ＫのフレームＦ２においてＸ軸方向に延設されており、ボールネジＮ１の回転によってスライド部材Ｔ１をレールＬ１に沿ってＸ軸方向に移動可能とされるとともに、レールＬ２は、スライド部材Ｔ１においてＹ軸方向に延設されており、ボールネジＮ２の回転によってスライド部材Ｔ２をレールＬ２に沿ってＹ軸方向に移動可能とされている。また、スライド部材Ｔ２には、吐出手段２及び刃具１１が取り付けられた取付部材Ｂ１が固定されており、ボールネジＮ１を回転駆動させることにより、吐出手段２及び刃具１１をＸ軸方向に移動させるとともに、ボールネジＮ２を回転駆動させることにより、吐出手段２及び刃具１１をＹ軸方向に移動させ得るようになっている。

【0035】

さらに、Ｚ軸用移動手段６は、図２、３に示すように、モータｍ３等のアクチュエータの駆動で回転するボールネジＮ３によって取付部材Ｂ２を上下に移動させ得るよう構成されており、当該取付部材Ｂ２に保持手段１２が固定されている。これにより、モータｍ３を駆動させることにより、保持手段１２がテーブル３及び受け部材１４と共に上下方向（Ｚ方向）に移動し得るよう構成されている。

【0036】

制御手段９は、図１に示すように、筐体Ｋの隣接位置に設置された制御盤収容部Ｕ内における例えば所定のプログラムを内蔵したマイコン等から成るもので、移動手段（Ｘ軸用移動手段４、Ｙ軸用移動手段５及びＺ軸用移動手段６）、Ｂ軸揺動手段７及びＣ軸回転手段８を任意選択的に作動させることにより、吐出手段２のノズル部２ａから吐出した樹脂材料を受け部材１４上に積層して所望形状の積層物を成形し得るものである。すなわち、制御手段９による指示によって、移動手段（Ｘ軸用移動手段４、Ｙ軸用移動手段５及びＺ軸用移動手段６）、Ｂ軸揺動手段７及びＣ軸回転手段８を任意選択的に作動させ、吐出手段２及びテーブル３を相対的に移動させることにより、受け部材１４上に所望形状の積層物を成形させることができるのである。

【0037】

特に、Ｂ軸揺動手段７及びＣ軸回転手段８を任意選択的に作動させることにより、積層物を所定角度だけ傾斜させて回転させつつ樹脂材料を積層させることができるので、上方に向かって幅広となる部位（アンダーカット部）を有する積層物を成形する場合であっても、当該アンダーカット部の成形時、溶融樹脂が重力にて下方に垂れ下がってしまうのを防止でき、製品として不要なサポート構造（支持構造）の成形を不要とすることができる。

【0038】

さらに、本実施形態に係る取付部材Ｂ１には、図６、７に示すように、吐出手段２と共に切削加工手段を構成する主軸（スピンドル）Ｓが取り付けられている。かかる主軸Ｓには、受け部材１４上の積層物を切削可能な刃具（バイト）１１が取り付け可能とされており、当該主軸Ｓを駆動させることにより刃具１１が回転して所定の切削加工が行われるようになっている。

【0039】

また、筐体Ｋ内には、図２、３、５等に示すように、オートツールチェンジャ（ＡＴＣ）のマガジン１５が配設されている。かかるマガジン１５には、主軸Ｓに取り付け可能な複数種類の刃具１１が収容されており、積層物を切削加工する際は、移動手段を任意選択的に作動させて、取付部材Ｂ１の主軸Ｓをマガジン１５の位置まで移動させ、自動的に当該主軸Ｓに所望の刃具１１を取り付けることが可能とされている。

【0040】

加熱手段１０は、吐出手段２のノズル部２ａから溶融樹脂材料を吐出して積層物を成形する過程で、例えば刃具１１による切削加工のために当該成形を一旦中断し、再びノズルから溶融樹脂材料を吐出して続きの積層を行う際、中断によって冷却固化した積層物を加熱して溶融させ、更なる積層を可能とするものである。ここで、本実施形態に係る加熱手段１０は、図１３〜１７に示すように、受け部材１４上の積層物を収容可能な箱形の収容手段１０ａと、当該収容手段１０ａに収容された積層物を加熱可能なヒータ１０ｂとを有して構成されている。

【0041】

具体的には、収容手段１０ａは、開口Ａにて内部の収容空間を側方に臨ませた箱形の部材から成り、開口Ａから積層物を挿通させて内部の収容空間に収容可能とされるとともに、通電によって発熱することにより内部の収容空間を加熱するためのヒータ１０ｂが取り付けられている。これにより、収容手段１０ａの内部に受け部材１４上の積層物を収容するとともに、その収容された積層物をヒータ１０ｂによる発熱で加熱することができる。

【0042】

また、本実施形態に係る加熱手段１０は、図１３〜１７に示すように、駆動機構Ｐによって移動可能とされている。かかる駆動機構Ｐは、シリンダＳ１等のアクチュエータにて移動可能なピニオンＰ１と、収容手段１０ａと連結された移動部材Ｈ１に取り付けられてピニオンＰ１の上部で噛み合ったラックＰ２と、固定部材Ｈ２に取り付けられてピニオンＰ１の下部にて噛み合ったラックＰ３とを有して構成されている。そして、シリンダＳ１を駆動させてピニオンＰ１が回転しつつ移動することにより、収容手段１０ａが待機位置（図１３、１６参照）から収容位置（図１７参照）まで移動し得るようになっている。

【0043】

さらに、本実施形態に係る加熱手段１０は、図５、１３、１６、１７等に示すように、筐体Ｋに設置（本実施形態においてはマガジン１５と隣接した位置に設置）されたカバー部材１３内に配設されており、駆動機構Ｐを駆動させることにより、カバー部材１３の所定位置に形成された開口部１３ａを介して、収容手段１０ａがカバー部材１３の内部の待機位置とカバー部材１３の外部の収容位置との間を移動し得るようになっている。

【0044】

しかるに、本実施形態においては、図１３に示すように、加熱手段１０の収容手段１０ａが開口する方向にテーブル３（及び受け部材１４）が配設されるとともに、図１６に示すように、Ｂ軸揺動手段７でテーブル３を略９０度だけ揺動させて受け部材１４上の積層物を収容手段１０の開口Ａと対峙させた状態とし、駆動機構Ｐを駆動させることにより収容手段１０ａを待機位置から収容位置まで移動することで、図１７に示すように、積層物を収容手段１０ａの開口Ａから挿入させて収容可能とされている。

【0045】

このように、収容手段１０ａ内に積層物を収容させた状態において、Ｃ軸回転手段８でテーブル３を回転させることにより、受け部材１４上の積層物を回転しつつヒータ１０ｂにて加熱可能とされている。特に、本実施形態においては、収容手段１０ａの開口Ａをテーブル３（受け部材１４でもよい）で覆うことにより当該収容手段１０ａ内を略密閉状態としつつヒータ１０ｂにて積層物を加熱可能とされている。なお、厳密には、テーブル３と収容手段１０ａの開口Ａの周縁との間に僅かなクリアランスが形成されているが、収容手段１０ａを略密閉状態とすることができれば足りる。

【0046】

またさらに、本実施形態に係る加熱手段１０は、収容手段１０ａ内に外気を導入してヒータ１０ｂで加熱された空気を当該収容手段１０ａ内で流通させ得るファン１０ｃを具備している。かかるファン１０ｃは、ヒータ１０ｂが取り付けられた収容手段１０ａの壁部に取り付けられており、通電によって作動して外気を収容手段１０ａ内に導入することで、ヒータ１０ｂで加熱された収容手段１０ａ内の空気を積層物の周囲で循環させ得るようになっている。

【0047】

しかして、加熱手段１０による加熱が終了すると、駆動機構Ｐを駆動させて収容手段１０ａを加熱位置（図１７参照）から待機位置（図１６参照）に移動させた後、Ｂ軸揺動手段７を作動させてテーブル３を元の通常状態まで揺動し（図１３参照）、加熱された積層物上に更に吐出手段２から吐出した溶融樹脂を積層させる。なお、カバー部材１３には、開口部１３ａを塞ぐシャッター１３ｂ（図５参照）が取り付けられており、積層物の加熱時以外はシャッター１３が閉じた状態とされている。これにより、切削加工時に生じた切り屑等が収容手段１０ａの開口Ａから内部に入り込まないようになっている。

【0048】

本実施形態によれば、加熱手段１０は、受け部材１４上の積層物を収容可能な箱形の収容手段１０ａと、当該収容手段１０ａで収容された積層物を加熱可能なヒータ１０ｂとを有するので、例えば刃具１１による切削加工によって所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。

【0049】

また、収容手段１０ａの開口Ａをテーブル３又は受け部材１４で覆うことにより当該収容手段１０ａ内を略密閉状態としつつヒータ１０ｂにて積層物を加熱可能とされたので、加熱効率をより向上させることができ、積層物を短時間で十分且つ均等に加熱させることができる。なお、加熱手段１０による積層物の加熱時、収容手段１０ａの開口Ａを他の手段にて覆うもの、或いは当該開口Ａを覆わずに加熱するものであってもよい。

【0050】

さらに、加熱手段１０の収容手段１０ａが開口する方向にテーブル３が配設されるとともに、Ｂ軸揺動手段７でテーブル３を揺動させて受け部材１４上の積層物を収容手段１０ａの開口Ａと対峙させた状態とし、その積層物を収容手段１０ａの開口Ａから挿入させて収容可能とされたので、Ｂ軸揺動手段７を利用して収容手段１０ａの開口Ａに受け部材１４上の積層物を対峙させることができ、円滑に積層物を収容手段１０ａ内に収容させることができる。なお、本実施形態においては、収容手段１０ａを移動させて積層物を収容させているが、テーブル３又はテーブル３と収容手段１０ａの両方を移動させて積層物を収容手段１０ａ内に収容させるようにしてもよい。

【0051】

またさらに、収容手段１０ａ内に積層物を収容させた状態において、Ｃ軸回転手段８でテーブル３を回転させることにより、受け部材１４上の積層物を回転しつつヒータ１０ｂにて加熱可能とされたので、Ｃ軸回転手段８を利用して収容手段１０ａ内の積層物を回転させることができ、積層物全体に亘ってより均等に加熱させることができる。加えて、本実施形態に係る加熱手段１０は、収容手段１０ａ内に外気を導入してヒータ１０ｂで加熱された空気を当該収容手段１０ａ内で流通させ得るファン１０ｃを具備したので、積層物全体に亘ってより一層均等に加熱させることができる。

【0052】

また、Ｂ軸αを中心とした揺動及びＣ軸βを中心とした回転を可能とさせつつテーブル３を保持する保持手段１２を具備するとともに、受け部材１４上の積層物の重量で当該保持手段１２が撓む方向γとＢ軸揺動手段７でテーブル３を揺動させる方向とを合致させたので、積層物の重量による保持手段１２の撓み量をＢ軸揺動手段７による揺動にて補正することができ、より高精度に積層物を成形することができる。

【0053】

さらに、受け部材１４上の積層物を切削加工可能な刃具１１を具備し、受け部材１４上の積層物の任意部位を当該刃具１１にて切削加工可能な切削加工手段を具備したので、受け部材１４上に積層された積層物に対して任意部位を切削加工することができ、材料の積層のみでは成形困難な形状を得ることができるとともに、切削加工時に所定の材料の吐出及び積層を中断させた後において、積層物を十分且つ均等に加熱して、更なる積層を精度よく行わせることができる。

【0054】

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば切削加工手段を具備しないもの（専ら吐出手段２による積層が可能なもの）等としてもよく、吐出手段２から吐出される材料は、樹脂材料の他、金属等他の材料であってもよい。また、本実施形態においては、Ｂ軸揺動手段７によりテーブル３を９０度揺動させて積層物を横向きとした状態で収容手段１０ａ内に収容させているが、テーブル３を通常状態（載置面１４ａが略水平状態）とし、上方から収容手段１０ａを移動させて内部に収容させるようにしてもよい。さらに、収容手段１０ａは、積層物を収容し得る箱形のものであれば他の形状であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0055】

加熱手段は、受け部材上の積層物を収容可能な箱形の収容手段と、当該収容手段に収容された積層物を加熱可能なヒータとを有して構成され、加熱手段の収容手段が開口する方向にテーブルが配設されるとともに、Ｂ軸揺動手段でテーブルを揺動させて受け部材上の積層物を収容手段の開口と対峙させた状態とし、その積層物を収容手段の開口から挿入させて収容可能とされ、且つ、収容手段内に積層物を収容させた状態において、Ｃ軸回転手段で前記テーブルを回転させることにより、受け部材上の積層物を回転しつつヒータにて加熱可能とされた３次元プリンタであれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ ３次元プリンタ
２ 吐出手段
２ａ ノズル部
３ テーブル
４ Ｘ軸用移動手段
５ Ｙ軸用移動手段
６ Ｚ軸用移動手段
７ Ｂ軸揺動手段
８ Ｃ軸回転手段
９ 制御手段
１０ 加熱手段
１０ａ 収容手段
１０ｂ ヒータ
１０ｃ ファン
１１ 刃具
１２ 保持手段
１３ カバー部材
１３ａ 開口部
１３ｂ シャッター
１４ 受け部材
１４ａ 載置面
１５ マガジン
α Ｂ軸
β Ｃ軸
γ 撓み方向
Ｋ 筐体
Ｔ 開閉扉
Ｕ 制御盤収容部
Ｓ 主軸（スピンドル）
Ｆ１、Ｆ２ フレーム
Ｐ 駆動機構
Ｒ リール
Ｅ 追従リール
Ｂ１ 取付部材
Ｂ２ 取付部材
ｈ ヒータ
Ｄ１〜Ｄ３ 固着材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】